СОЗВЕЗДИЯ. ВИДИМОЕ ДВИЖЕНИЕ ЗВЕЗД

1 Созвездия. Знакомиться со звездным небом надо в безоблач-
ную ночь, когда свет Луны не мешает наблюдать слабые звезды.
Прекрасна картина ночного неба с рассыпанными по нему мерцаю-
щими звездами. Число их кажется бесконечным. Но так только ка-
жется, пока вы не приглядитесь и не научитесь находить на небе
знакомые группы звезд, неизменных по своему взаимному располо-
жению. Эти группы, названные созвездиями, люди выделили
тысячи лет назад. Под созвездием понимают всю область неба в пре-
делах некоторых установленных границ. Вей небо разделено на 88
созвездий, которые можно находить по характерному для них рас-
положению звезд.

Многие созвездия сохраняют свое название с глубокой древ-
ности. Некоторые названия связаны с греческой мифологией, напри-
мер Андромеда, Персей, Пегас, некоторые — с предметами, которые
напоминают фигуры, образуемые яркими звездами созвездий
(Стрела, Треугольник, Весы и др.). Есть созвездия, названные
именами животных (например, Лев, Рак, Скорпион).

Созвездия на небосводе находят, мысленно соединяя их яр-
чайшие звезды прямыми линиями в некоторую фигуру, как показано
на звездных картах (см. рис. 4, 8, 10, а также звездную карту в
приложении). В каждом созвездии яркие звезды издавна обознача-
ли греческими буквами, чаще всего самую яркую звезду созвездия —
буквой а, затем буквами р, у и т. д. в порядке алфавита по мере
убывания яркости; например, Полярная звезда есть а созвездия
Малой Медведицы

На рисунках 4 и 8 показаны расположение главных звезд Боль-
шой Медведицы и фигура этого созвездия, как его изображали на
старинных звездных картах (способ нахождения Полярной звезды
знаком вам из курса географии).

9

 

Невооруженным глазом в без-
лунную ночь можно видеть над го-
ризонтом около 3000 звезд. В насто-
ящее время астрономы опреде-
лили точное местоположение не-
скольких миллионов звезд, измерили
приходящие от них потоки энергии
и составили списки-каталоги этих
звезд.

2. Яркость и цвет звезд. Днем небо
кажется голубым оттого, что
неоднородности воздушной среды
сильнее всего рассеивают голубые
лучи солнечного света.

Вне пределов земной атмосферы
небо всегда черное, и на нем можно
наблюдать звезды и Солнце одно-
временно.

Звезды имеют разную яркость и
цвет: белый, желтый, красноватый.
Чем краснее звезда, тем она холод-

нее. Наше Солнце относится к желтым звездам. Ярким звездам
древние арабы дали собственные имена.

Белые звезды: Вега в созвездии Лиры, Альтаир в соз-
вездии Орла (видны летом и осенью). Сириус — ярчайшая звезда
неба (видна зимой); красные звезды: Бетельгейзе в созвездии
Ориона и Альдебаран в созвездии Тельца (видны зимой), Антарес
в созвездии Скорпиона (виден летом); желтая Капелла в созвез-
дии Возничего (видна зимой).

Самые яркие звезды еще в древности назвали звездами 1-й
величины, а самые слабые, видимые на пределе зрения для нево-
оруженного глаза,— звездами 6-й величины. Эта старинная терми-
нология сохранилась и в настоящее время. К истинным размерам
звезд термин «звездная величина» отношения не имеет, она харак-
теризует световой поток, приходящий на Землю от звезды. Принято,
что при разности в одну звездную величину яркость звезд отли-
чается примерно в 2,5 раза. Разность в 5 звездных величин соот-
ветствует различию в яркости ровно в 100 раз. Так, звезды 1-й
величины в 100 раз ярче звезд 6-й величины.

Современные методы наблюдений дают возможность обнаружить
звезды примерно до 25-й звездной величины. Измерения показали,
что звезды могут иметь дробные или отрицательные звездные вели-
чины, например: для Альдебарана звездная величина m = 1,06, для
Беги m = 0,14, для Сириуса m = — 1,58, для Солнца
m = — 26,80.

3. Видимое суточное движение звезд. Небесная сфера. Из-за осе-
вого вращения Земли звезды нам кажутся перемещающимися по
небу. При внимательном наблюдении можно заметить, что По-
лярная звезда почти не меняет положения относительно горизонта.

Рис. 8. Фигура созвездия Боль-
шой Медведицы (со ста-
ринной звездной карты), его
современные границы ука-
заны пунктиром.

10

Рис. 9. Фотография околополярной обла-
сти неба, снятая неподвижной ка-
мерой с экспозицией около часа.

Рис. 10. Созвездия в окрестности
Полярной звезды.

Все же другие звезды описывают в течение суток полные круги
с центром вблизи Полярной. В этом можно легко убедиться, про-
делав следующий опыт. Фотоаппарат, установленный на «беско-
нечность», направим на Полярную звезду и надежно укрепим в
этом положении. Откроем затвор при полностью открытом объективе
на полчаса или час. Проявив сфотографированный таким образом
снимок, увидим на нем концентрические дуги — следы путей звезд
(рис. 9). Общий центр этих дуг — точка, которая остается не-
подвижной при суточном движении звезд, условно называется
северным полюсом мира. Полярная звезда к нему очень
близка (рис. 10). Диаметрально противоположная ему точка назы-
вается южным полюсом мира. В северном полушарии он
находится под горизонтом.

Явления суточного движения звезд удобно изучать, воспользо-
вавшись математическим построением — небесной сферой,
т. е. воображаемой сферой произвольного радиуса, центр которой
находится в точке наблюдения. На поверхность этой сферы прое-
цируют видимые положения всех светил, а для удобства измерений
строят ряд точек и линий (рис. 11). Так, отвесная линия ZCZ', прохо-
дящая через наблюдателя, пересекает небо над головой-в точке
зенита Z. Диаметрально противоположная точка Z' называется
надиром. Плоскость (NES W), перпендикулярная отвесной линии
ZZ', является плоскостью горизонта — эта плоскость
касается поверхности земного шара в точке, где расположен наблю-
датель (точка С на рис. 12). Она делит поверхность небесной сферы
на две полусферы: видимую, все точки которой находятся над го-
ризонтом, и невидимую, точки которой лежат под горизонтом.

Ось видимого вращения небесной сферы, соединяющую оба полю-
са мира (Р и Р') и проходящую через наблюдателя (С), называют

и

 

Рис. 11. Основные точки и линии небес-
ной сферы.

Рис. 12. Соотношение между лини-
ями и плоскостями на не-
бесной сфере и на зем-
ном шаре.

осью мира (рис. 11). Ось мира для любого наблюдателя всегда
будет параллельна оси вращения Земли (рис. 12). На горизонте
под северным полюсом мира лежит точка севера N (рис. 11
и 12), диаметрально противоположная ей точка S — точка юга.
Линия NS называется полуденной линией (рис. 11), так
как по ней на горизонтальной плоскости в полдень падает тень
от вертикально поставленного стержня. (Как на местности про-
вести полуденную линию и как по ней и по Полярной звезде ориен-
тироваться по сторонам горизонта, вы изучали в V классе в курсе
физической географии.) Точки востока Ј и запада W ле-
жат на линии горизонта. Они отстоят от точек севера N и юга 5 на

Рис. 13. Суточные пути светил относительно горизонта для наблюдателя, нахо-
дящегося: а — на полюсе Земли; б — в средних географических широтах;
в — на экваторе.

 

на 90°. Через точку N, полюсы мира, зенит Z и точку S прохо-
дит плоскость небесного меридиана (рис. 11), совпадаю-
щая для наблюдателя С с плоскостью его географического ме-
ридиана (рис. 12). Наконец, плоскость (AWQE), проходящая
через наблюдателя (точку С) перпендикулярно оси мира, обра-
зует плоскость небесного экватора, параллельную плос-
кости земного экватора (рис. 11). Небесный экватор делит по-
верхность небесной сферы на два полушария: северное с вер-
шиной в северном полюсе мира и южное с вершиной в южном
полюсе мира.

Определение географической широты. Обратимся к рисунку 12.

Угол (высота полюса мира над горизонтом) равен углу

(географическая широта места), как углысо взаимно

перпендикулярными сторонами [ОС] [CN], . Ра-

венство этих углов дает простейший способ определения геогра-
фической широты местности <р: угловое расстояние полюса мира
от горизонта равно географической широте местности. Чтобы опре-
делить географическую широту местности, достаточно измерить
высоту полюса мира над горизонтом.

Суточное движение светил на различных широтах. Теперь мы
знаем, что с изменением географической широты места наблюде-
ния меняется ориентация оси вращения небесной сферы относитель-
но горизонта. Рассмотрим, какими будут видимые движения небес-
ных светил в районе Северного полюса, на экваторе и на средних
широтах Земли.

На полюсе Земли полюс мира находится в зените, и звезды
движутся по кругам, параллельным горизонту (рис. 13, а). Здесь
звезды не заходят и не восходят, их высота над горизонтом не-
изменная.

На средних широтах существуют как восходящие и за-
ходящие звезды, так и те, которые никогда не опускаются под гори-
зонт (рис. 13, б). Например, околополярные созвездия (рис. 10) на
географических широтах СССР никогда не заходят. Созвездия,

расположенные дальше от
северного полюса мира, по-
казываются ненадолго над
горизонтом. А созвездия, ле-
жащие еще дальше к югу,
являются невосходящими
(рис. 14).

Но чем дальше продви-
гается наблюдатель к югу,
тем больше южных созвез-
дий он может видеть. На зем-
ном экваторе за сутки
можно было бы увидеть со-
звездия всего звездного неба,
если бы не мешало Солнце

Рис. 14. Видимые суточные пути светил от-
носительно горизонта в северной
стороне неба.

Запад Север Восток

 

днем (рис. 13, в). Для наблюда-
теля на экваторе все звезды вос-
ходят и заходят перпендикулярно
плоскости горизонта Каждая зве-
зда здесь проводит над горизон-
том ровно половину своего пути.

Для наблюдателя на экваторе
Земли северный полюс мира сов-
падает с точкой севера, а южный
полюс мира — с точкой юга
(рис. 13, в) Ось мира для него
расположена в плоскости гори-
зонта.

6. Кульминации. Полюс мира при
кажущемся вращении неба, отра-
жающем вращение Земли вокруг
оси, занимает неизменное положе-
ние над горизонтом на данной
широте (рис. 12). Звезды за сутки
описывают над горизонтом вокруг

оси мира круги, параллельные экватору. При этом каждое светило
за сутки дважды пересекает небесный меридиан (рис. 15).

Явления прохождения светил через небесный меридиан называют-
ся кульминациями. В верхней кульминации высота светила макси-
мальна, в нижней кульминации — минимальна. Промежуток времени
между кульминациями равен полсуткам.

У не заходящего на данной широте светила М (рис. 15)
видны (над горизонтом) обе кульминации, у звезд, которые восхо-
дят и заходят, М, и М2 нижняя кульминация происходит под
горизонтом, ниже точки севера. У светила М3, находящегося далеко
к югу от небесного экватора, обе кульминации могут быть невидимы.

Момент верхней кульминации центра Солнца называется истин-
ным полднем, а момент нижней кульминации — истинной полночью.
В истинный полдень тень от вертикального стержня падает вдоль
полуденной линии.

1 1. Как по виду звездного неба и его вращению установить, что вы прибыли
на Северный полюс Земли?

Как суточные пути звезд расположены относительно горизонта для наблю-
дателя, находящегося на экваторе Земли? Чем они отличаются от суточных
путей звезд, видимых в СССР, т. е. в средних географических широтах?

Измерьте географическую широту вашей местности по высоте Полярной
звезды с помощью эклиметра и сравните ее с отсчетом широты по геогра-
фической карте.

ЭКЛИПТИКА И «БЛУЖДАЮЩИЕ» СВЕТИЛА — ПЛАНЕТЫ

В данной местности каждая звезда кульминирует всегда на од-
ной и той же высоте над горизонтом, потому что ее угловое рас-
стояние от полюса мира и от небесного экватора не меняется.
Солнце же и Луна меняют высоту, на которой они кульминируют.

Рис. 15. Верхние и нижние кульми-
нации светил.

14

 

Если по точным часам замечать промежутки времени между
верхними кульминациями звезд и Солнца, то можно убедиться, что
промежутки между кульминациями звезд на четыре минуты короче,
чем промежутки между кульминациями Солнца. Значит, за время
одного оборота небесной сферы Солнце успевает сдвинуться
относительно звезд к востоку — в сторону, противоположную
суточному вращению неба. Этот сдвиг составляет около 1°, так
как небесная сфера делает полный оборот — 360° за 24 ч. За 1 ч,
равный 60 мин, она поворачивается на 15°, а за 4 мин — на 1°. За
год Солнце описывает большой круг на фоне звездного неба.

Кульминации Луны запаздывают ежесуточно уже не на 4 мин,
а на 50 мин, так как Луна делает один оборот Навстречу враще-
нию неба за месяц.

Планеты перемещаются медленнее и более сложным образом. Они
движутся на фоне звездного неба то в одну, то в другую сторону,
иногда медленно выписывая петли (рис. 16). Это обусловлено
сочетанием их истинного движения с движениями Земли. На звезд-
ном небе планеты (в переводе с древнегреческого «блужда-
ющие») не занимают постоянного места, так же как Луна и Солнце.
Если составить карту звездного неба, то указать на ней положение
Солнца, Луны и планет можно лишь для определенного момента.

Видимое годовое движение Солнца происходит по большому кру-
гу небесной сферы, называемому эклиптикой.

Перемещаясь по эклиптике, Солнце дважды пересекает небесный
экватор (рис. 17) в так называемых равноденственных точках.
Это бывает около 21 марта и около 23 сентября, в дни равноден-
ствий. В эти дни Солнце находится на небесном экваторе, а он
всегда делится плоскостью горизонта пополам. Поэтому пути

Рис. 16. Пример видимого пути Сатурна по небу за год.

 

Солнца над и под горизон-
том равны, следовательно,
равны продолжительности
дня и ночи.

22 июня Солнце дальше
всего от небесного экватора
в сторону северного полюса
мира. В полдень для север-
ного полушария Земли оно
выше всего над горизонтом,
день самый длинный -— это
день летнего солнцестояния.
22 декабря, в день зимнего
солнцестояния, Солнце от-
ходит дальше всего к югу
от экватора, в полдень оно
стоит низко, и деш> самый

Рис. 17. Эклиптика и небесный экватор. КОРОТКИЙ. (Из Курса физи-

ческой географии вы знаете,
как все эти явления связаны с климатическими поясами и сменой
времен года на Земле.)

Обожествление Солнца в древности породило мифы, в иносказа-
тельной форме описывающие периодически повторяющиеся события
«рождения», «воскресения» «бога-Солнца» в течение года: уми-
рание природы зимой, ее возрождение весной и т. п. Христиан-
ские праздники носят в себе следы культа Солнца.

Движение Солнца по эклиптике является отображением обра-
щения Земли вокруг Солнца. Эклиптика пролегает через 12 созвез-
дий, называемых зодиакальными (от греческого слова зоон —
животное), а их совокупность называется поя с,ом зодиака.
В него входят следующие созвездия: Рыбы, Овен, Телец, Близнецы,
Рак, Лев, Дева, Весы, Скорпион, Стрелец, Козерог, Водолей. Каждое
зодиакальное созвездие Солнце проходит около месяца. Точка ве-
сеннего равноденствия Т (одно и двух пересечений эклиптики с не-
бесным экватором) находится в созвездии Рыб. В созвездиях Дева,
Лев, Близнецы, Телец, Скорпион, Стрелец много ярких звезд.

Большой круг эклиптики пересекает большой круг небесного
экватора под углом 23°27' В день летнего солнцестояния, 22 ию-
ня, Солнце поднимается в полдень над горизонтом выше точки, в
которой небесный экватор пересекает меридиан на эту величину
(рис. 17). На столько же Солнце бывает ниже экватора в день
зимнего солнцестояния, 22 декабря. Таким образом, высота Солн-
ца в верхней кульминации меняется в течение года на 46°54'.

Понятно, что в полночь в верхней кульминации бывает зодиака-
льное созвездие, противоположное тому, в котором находится Солн-
це. Например, в марте Солнце проходит по созвездию Рыбы, а в
полночь кульминирует созвездие Девы. На рисунке 18 показаны
суточные пути Солнца над горизонтом в дни равноденствий и солн-
цестояний для средних широт (вверху) и экватора Земли (внизу)

16

 

Рис. 18. Суточные пути Солнца над
горизонтом в разные вре-
мена года при наблюде-
ниях: а — в средних гео-
графических широтах;
б — на экваторе Земли.

Рис. 19. Экваториальные коорди-
наты.

2 1. Найдите 12 зодиакальных созвездий
на звездной карте и по возможности
отыщите некоторые из них на небе.
2. С помощью эклиметра или гномона
(известного вам из физической геогра-
фии), хотя бы раз в месяц измеряйте
высоту Солнца над горизонтом около
полудня в течение нескольких месяцев.
Построив график изменения высоты
Солнца со временем, вы получите кри-
вую, по которой можно, например,
нанести часть эклиптики на звездную
карту, учитывая, что Солнце за месяц
смещается на звездном небе к восто-
ку примерно на 30°.

F .ЗВЕЗДНЫЕ КАРТЫ,

НЕБЕСНЫЕ КООРДИНАТЫ
И ВРЕМЯ

1. Карты и координаты. Чтобы сде-
лать звездную карту, изображаю-
щую созвездия на плоскости, надо
знать координаты звезд. Коор-
динаты звезд относительно гори-
зонта, например высота, хотя и
наглядны, но непригодны для со-
ставления карт, так как все вре-
мя меняются. Надо использовать
такую систему координат, которая
вращалась бы вместе со звезд-
ным небом. Она называется эква-
ториальной системой. В
ней одной координатой является
угловое расстояние светила от
небесного экватора, называемое
склонением б (рис. 19). Оно ме-
няется в пределах ±90° и считает-
ся положительным к северу от эк-
ватора и отрицательным — к югу.
Склонение аналогично гео-
графической широте

Вторая координата аналогична
географической долготе и называ-
ется прямым восхожде-
нием а.

17

Точна весеннего
равноденствия

 

Прямое восхождение светила М
измеряется углом между плоскостя-
ми большого круга, проведенного че-
рез полюсы мира и данное свети-
ло М, и большого круга, проходя-
щего через полюсы мира и точку
весеннего равноденствия (рис. 19).
Этот угол отсчитывают от точки ве-
сеннего равноденствия Т против хода
часовой стрелки, если смотреть с се-
верного полюса. Он изменяется от О
до 360° и называется прямым вос-
хождением потому, что звезды, рас-
положенные на небесном экваторе,
восходят в порядке возрастания их
прямого восхождения. В этом же по-
рядке они кульминируют друг за дру-
гом. Поэтому а выражают обычно
не в угловой мере, а во временной,

и исходят из того, что небо за 1 ч поворачивается на 15°, а за 4 мин —
на Г. Поэтому прямое восхождение 90° иначе будет 6 ч, а
7 ч 18 мин = 109°30/. В единицах времени по краям звездной
карты надписывают прямые восхождения.

Существуют также и звездные глобусы, где звезды изображены
на сферической поверхности глобуса.

На одной карте можно изобразить без искажений только часть
звездного неба Начинающим пользоваться такой картой трудно,
потому что они не знают, какие созвездия видны в данное время
и как они расположены относительно горизонта. Удобнее подвиж-
ная карта звездного неба. Идея ее устройства проста. На карту
наложен круг с вырезом, изображающим линию горизонта. Вырез
горизонта эксцентричен, и при вращении накладного круга в вы-
резе будут видны созвездия, находящиеся над горизонтом в разное
время. Как пользоваться такой картой, сказано в приложении VII.